KR200428524Y1 - 배선용 차단기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 배선용 차단기에 관한 것으로서, 트립 시간을 단축시켜 차단기의 손상을 저감 시킬 수 있으며 성능 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 배선용 차단기에 관한 것이다. 이를 위해 본 발명은, 외함을 형성하는 케이스와, 전원측과 부하측을 연결하는 단자부와, 기구적으로 고정자접촉자와 가동접촉자가 접촉 또는 이격되도록 하여 선로를 개폐시키는 개폐기구부와, 상기 전원측에서 과전류등의 발생시 이를 검출하여 상기 개폐기구부가 동작되도록 하는 트립기구부를 포함하여 이루어지는 배선용 차단기에 있어서, 상기 트립기구부는 상기 케이스 내부에 장착되어 과전류등의 통전시 열이 발생되면서 일측으로 만곡되는 바이메탈; 상기 케이스의 내측에 회동가능하도록 힌지결합되며, 상기 바이메탈의 만곡에 의하여 가압되어 회동하면서 상기 개폐기구부를 트립시키는 트립바; 상기 트립바에 회동가능하게 연설되어 상기 트립바의 동작에 따라 걸림 또는 걸림해제되는 레버; 상기 레버의 하측에 설치되어 레버의 동작에 따라 상기 가동접촉자를 가압하는 크로스바; 및 상기 케이스의 하단에 설치되며, 과전류등의 통전시 인가되는 전기에너지를 직선운동에너지로 변환하여 상기 트립바의 하단을 타격 및 가압함으로써 상기 트립바를 회동시키는 트립바 구동장치;를 포함하는 배선용 차단기를 제공한다.

배선용 차단기, 트립, 트립바, 바이메탈, 코일, 보빈, 코어

Description

배선용 차단기{CIRCUIT BREAKER}

도 1은 종래 배선용 차단기의 구조를 도시한 종단면,

도 2는 본 고안에 의한 배선용 차단기의 구조를 도시한 종단면,

도 3는 본 고안에 의한 배선용 차단기의 트립바 구동장치를 나타낸 도면,

도 4는 본 고안에 의한 배선용 차단기의 트립바를 나타낸 도면,

도 5는 본 고안에 의한 배선용 차단기의 동작을 나타낸 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

110 : 케이스 121 : 가동접촉자

122 : 고정접촉자 123 : 개폐기구부

124 : 바이메탈 125 : 트립바

126 : 레버 127 : 크로스바

130 : 트립바 구동장치 131 : 보빈

132 : 코어 133 : 코일

134 : 도선 225 : 코어접촉부

본 고안은 배선용 차단기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 트립 시간을 단축시켜 차단기의 손상을 저감 시킬 수 있으며 성능 및 신뢰성을 향상 시킬 수 있는 배선용 차단기에 관한 것이다.

배선용 차단기는 선로의 과부하 및 단락 등의 이상 발생시 선로를 자동으로 차단하여 부하 및 선로를 보호하는 전기기기이다.

이와 같이 배선용 차단기는 이상전류의 발생시 차단기의 인위적인 개폐와는 상관없이 차단기내에서 이를 감지하여 자동으로 전류를 차단시켜 주는데 이를 통상의 트립(Trip)이라 하며, 상기 트립 상태중 순시전류 통과시 발생되는 트립은 차단기에 인가되는 전류가 순간적으로 정격전류의 일정 배율로 인가될 때 이를 감지하여 일정 배율에 적당한 시간에 트립시켜 주는 것을 말하며 이러한 기능을 순시 트립 기능이라 한다.

첨부한 도 1은 종래 배선용 차단기의 구조를 도시한 종단면도이다.

도 1에서 도시한 바와 같이, 종래 배선용 차단기는 외함을 형성하는 케이스(10)와, 전원측과 부하측을 연결하는 단자부(20,21)와, 기구적으로 고정접촉자(12)와 가동접촉자(11)의 접촉이 이루어지도록 개폐시키는 개폐기구부(13)와, 상기 전원측에서 과전류나 순시전류 또는 단락전류 등의 이상전류 및 사고전류의 발생시 이를 검출하여 개폐기구부(13)가 동작되도록 하는 트립기구부와, 차단 동작시 접촉자간에 발생하는 아크를 소호시키는 소호부(미도시)를 포함하여 구성되어 있 다.

상기 단자부(20,21)는 전원측과 부하측을 각 극별 전로에 연결되어 외부의 전로와 내부 장치를 접속시키는 역할을 하며, 상기 소호부(미도시)는 가동접촉자와 고정접촉자의 개리 시 발생하는 아크를 신속히 소멸시켜 접점 및 내부 기기를 보호하는 역할을 담당한다.

상기 개폐기구부(13)는 핸들에 연결된 어퍼링크(미도시)에 의해 로우링크(미도시)가 연동되면서 샤프트(미도시)를 회동시키도록 구성되는 통상의 개폐기구부로서, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.

상기 트립기구부는 상기 케이스(10)의 내부에 일단이 고정되어 과전류등의 통전시 열이 발생되면서 일측으로 만곡되는 바이메탈(14)과 상기 바이메탈(14)의 만곡에 따라 트립동작되는 트립바(15)와 상기 트립바(15)의 동작에 의해 회동하는 레버(16)와 상기 레버(16)의 동작에 따라 가동접촉자(11)를 가압하는 크로스바(17)와 상기 크로스바(17)가 복귀할 수 있도록 탄력을 부여하는 스프링(18)과, 상기 바이메탈(14)의 고정단에 일체로 결합되어 단락전류 발생시 자기구동력을 발생시키는 자성체(19) 등을 포함하여 구성되어 있다.

상기와 같은 구조로 이루어진 종래 배선용차단기의 트립기구부는, 선로상에 과전류등과 같은 이상전류가 발생될 경우, 상기 바이메탈(14)을 통해 과전류가 통전됨에 따라 상기 바이메탈(14)이 자체적으로 열에 의해 만곡되면서 상기 트립바(15)에 압력을 가하여 상기 트립바(15)를 회동시키고, 이에 따라 상기 레버(16) 및 크로스바(17)가 연속적으로 동작하여 상기 가동접촉자(11)와 상기 고정접촉 자(12)가 분리되도록 함으로써 선로를 개방시키고 과전류등을 트립시키게 된다.

한편, 상기 자성체(19)는 상기 바이메탈(14)의 고정단에 일체로 결합되어 있어, 상기 바이메탈(14)에 과전류등이 통전시 바이메탈(14)의 주위에 상기 자성체(19)에 의한 자기장이 형성되고, 이로 인하여 상기 바이메탈(14)의 자유단이 자성체(19)쪽으로 끌려오도록 자기구동력을 전달함으로써, 상기 바이메탈(14)이 열에 의한 자체적인 변형과 더불어 자기구동력을 함께 받도록 하여 그 만곡시간을 단축시키고, 결과적으로 트립시간이 단축되도록 하였다.

그런데 종래 배선용 차단기의 트립기구부의 경우에는 상기와 같은 구조에도 불구하고 이상전류 발생시 트립 시간이 지연되는 문제점이 있었다.

즉, 종래 배선용 차단기의 트립기구부는 상기와 같이 자성체(19)를 구비하여 과전류등의 유입시 상기 자성체(19)에 자기구동력이 발생하도록 하였으나, 상기 바이메탈(14)과 자성체 사이의 공극이 큼으로 인하여, 과전류등의 유입에 의하여 발생되는 자기구동력의 힘에 한계가 있었다. 결국, 정격전류의 수십에서 수백 배에 이르는 과전류등의 유입시 최대한의 속도로 트립바(15)를 구동시켜야 하지만 공극에 의한 자기구동력의 감소로 인하여 과전류등의 유입시 트립바(15)를 구동시키는 속도가 저하되어 선로에 유입되는 과전류등을 신속하게 차단하는데에 한계가 있었다.

이와 같이 트립 시간이 지연됨에 따라 차단에너지가 급격히 증가되며 차단기의 각종 부품이 파손되는 문제점 발생되었으며, 이에 따라 제품의 성능 및 신뢰성이 저하되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 안출한 것으로서, 트립 시간을 단축시켜 차단기의 손상을 저감 시킬 수 있으며 성능 및 신뢰성을 향상 시킬 수 있는 배선용 차단기를 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 배선용 차단기는, 외함을 형성하는 케이스와, 전원측과 부하측을 연결하는 단자부와, 기구적으로 고정자접촉자와 가동접촉자가 접촉 또는 이격되도록 하여 선로를 개폐시키는 개폐기구부와, 상기 전원측에서 과전류등의 발생시 이를 검출하여 상기 개폐기구부가 동작되도록 하는 트립기구부를 포함하여 이루어지는 배선용 차단기에 있어서, 상기 트립기구부는 상기 케이스 내부에 장착되어 과전류등의 통전시 열이 발생되면서 일측으로 만곡되는 바이메탈과; 상기 케이스의 내측에 회동가능하도록 힌지결합되며, 상기 바이메탈의 만곡에 의하여 가압되어 회동하면서 상기 개폐기구부를 트립시키는 트립바와; 상기 트립바에 회동가능하게 연설되어 상기 트립바의 동작에 따라 걸림 또는 걸림해제되는 레버와; 상기 레버의 하측에 설치되어 레버의 동작에 따라 상기 가동접촉자를 가압하는 크로스바; 및 상기 케이스의 하단에 설치되며, 과전류등의 통전시 인가되는 전기에너지를 직선운동에너지로 변환하여 상기 트립바의 하단을 타격 및 가압함으로써 상기 트립바를 회동시키는 트립바 구동장치;를 포함하여 구성된다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 고안을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

첨부한 도 2는 본 고안에 따른 배선용 차단기의 구조를 도시한 종단면도이고, 도 3은 본 고안에 따른 배선용 차단기의 트립바구동장치를 나타낸 도면이며, 도 4는 본 고안에 따른 배선용 차단기의 트립바를 나타낸 도면이다. 또한 도 5는 본 고안에 따른 배선용 차단기의 동작을 나타낸 종단면도이다.

도 2 내지 도 4에서 도시한 바와 같이, 본 고안에 따른 배선용 차단기는, 외함을 형성하는 케이스(110)와, 전원측과 부하측을 연결하는 단자부(119, 120)와, 기구적으로 고정접촉자(122)와 가동접촉자(121)의 접촉이 이루어지도록 개폐시키는 개폐기구부(123)와, 차단 동작시 접촉자(121,122)간에 발생하는 아크를 소호시키는 소호부(미도시)와, 상기 전원측에서 과전류나 순시전류 또는 단락전류 등의 이상전류 및 사고전류의 발생시 이를 검출하여 개폐기구부(123)를 트립시키는 트립기구부를 포함하는 복수개의 단극 차단 유닛(미도시)으로 구성되어 있다.

상기 단자부(119, 120)는 전원측과 부하측을 각 극별 전로에 연결되어 외부의 전로와 내부 장치를 접속시키는 역할을 하며, 상기 소호부(미도시)는 고정접촉자(122)와 가동접촉자(121)의 개리 시 발생하는 아크를 신속히 소멸시켜 접점 및 내부 기기를 보호하는 역할을 담당한다.

한편 상기 트립기구부는, 상기 케이스(110) 내부에 장착되어 과전류등의 통전시 열이 발생되면서 일측으로 만곡되는 바이메탈(124)과; 상기 케이스(110)의 내측에 회동가능하도록 힌지결합되며, 상기 바이메탈(124)의 만곡에 의하여 가압되어 회동하면서 상기 개폐기구부(123)를 트립시키는 트립바(125)와; 상기 트립바(125) 에 회동가능하게 연설되어 상기 트립바(125)의 동작에 따라 걸림 또는 걸림해제되는 레버(126)와; 상기 레버(126)의 하측에 설치되어 레버(126)의 동작에 따라 상기 가동접촉자(121)를 가압하는 크로스바(127); 및 상기 케이스(110)의 하단에 설치되며, 과전류등의 통전시 인가되는 전기에너지를 직선운동에너지로 변환하여 상기 트립바(125)의 하단을 타격 및 가압함으로써 상기 트립바(125)를 회동시키는 트립바 구동장치(130);를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 트립바 구동창지(130)는, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 바이메탈(124)과 도선(134)에 의하여 연결되어 상기 바이메탈(124)에 과전류등이 통전시 이를 인가받아 자기력을 발생시키는 코일(133)과; 외주면에 상기 코일(133)이 권선되는 보빈(131); 및 일단이 상기 트립바(125)의 하단에 접촉되도록 상기 보빈(131)의 내측에 구비되어 상기 코일(133)에 의하여 발생된 자기력에 의하여 직선운동하면서 상기 트립바(125)를 타격 및 가압하는 코어(132);를 포함하여 구성된다.

즉, 본 고안은 솔레노이드의 원리를 이용한 것으로서, 상기 도선(134)을 통해 코일(133)에 인가되는 전류에 의하여 자기장을 발생시킴으로써, 내부가 비어있는 원통형의 보빈(131) 내에 설치되는 코어(132)가 상기 자기장에 의한 자기력을 받아 상기 보빈(131) 내에서 직선운동할 수 있도록 구성되는 것이다.

한편, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 트립바(125)의 힌지결합부(220) 일측에는, 상기 코어(132)와 접촉되어 상기 코어(132)의 직선운동에 의하여 타격 및 가압되는 코어접촉부(225)가 돌출형성된다. 상기한 바와 같이 트립바(125)는 상기 케이 스(110) 내측에 회동가능하도록 힌지결합 되는데, 일반적으로 힌지결합되는 위치는 트립바(125)의 하단부이며, 상기 코어접촉부(225)는 힌지결합부(220)의 일측에서 돌출형성되어 상기 코어(132)의 직선운동시 그 코어(132)에 의하여 타격 및 가압됨으로써, 상기 트립바(125)가 힌지축을 중심으로 회동할 수 있도록 구성된다. 여기서 상기 코어접촉부(225)는 상기 트립바(125)의 다른 위치에 형성되어도 무방하나, 상기 트립바(125)에 최대한의 회전력을 부여하기 위해서는 상기 힌지 결합부(220)의 일측에 형성되는 것이 가장 바람직하다.

이하, 상기와 같은 구조로 이루어진 본 고안에 따른 배선용 차단기의 트립기구부의 작용을 도 5를 참조하여 설명한다.

선로에 과전류등이 발생되는 경우 상기 바이메탈(124)을 통하여 과전류가 통전됨에 따라, 상기 바이메탈(124)이 자체적으로 발열되어 도면상의 우측으로 서서히 만곡된다. 이 때 상기 바이메탈(124)이 일정변위만큼 만곡된 경우에는 결국 상기 트립바(125)에 압력을 가하여 트립바(125)를 도면상의 시계방향으로 회동시키게 된다. 이 때, 상기 레버(126)는 트립바(125)로부터 걸림해제되므로 도면상의 시계방향으로 회동하게 되고, 이와 동시에 상기 크로스바(127)는 상기 레버(126)에 의한 압력이 해제되어 스프링(128)의 탄력에 의해 도면상의 상방향으로 이동된다. 이와 동시에 상기 크로스바(127)에 의해 눌려 압박되어 있던 가동접촉자(121)가 도면상의 상방향으로 이동하여 상기 고정접촉자(122)로부터 분리되면서 선로가 개방되고, 이 때, 차단기는 과전류등을 트립하게 된다.

이 과정에서, 상기 바이메탈(124)이 통전된 과전류등이 도선(134)을 통하여 상기 보빈(131)의 외주면에 권선되는 코일(133)에 인가되며, 이에 의하여 상기 코일(133)의 주변에 자기장이 형성된다. 이 때 상기 보빈(131)의 내부에 설치된 코어(132)가 자기력을 받아 도 5에 도시된 바와 같이 상방향으로 직선운동하게 된며, 상기 코어(132)의 상측에 접해있던 트립바(125)의 코어접촉부(225)에 압력을 가하여 밀어내어 상기 트립바(125)를 도 5의 시계방향으로 회동시키게 된다. 그 이후의 과정은 상기 바이메탈(124)에 의하여 트립바(125)가 회동되는 경우와 동일하다. 결국, 본 고안에 의한 배선용 차단기는 바이메탈(124)의 자체적인 열변형에 의해서 뿐만 아니라, 상기 트립바 구동장치(130)의 가압에 의해서도 트립바(125)가 회동하게 되므로, 과전류등의 유입시 빠른 시간안에 차단동작이 구현될 수 있게 함으로써, 종래 배선용 차단기에서 트립시간의 지연에 따라 발생되는 문제점을 해결할 수 있게 되는 것이다.

이상에서는 본 고안의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 고안의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 실용신안등록청구범위에 기재된 범주 내에서 적절히 변경 가능한 것이다.

이상에서 본 바와 같이, 본 고안에 따른 배선용 차단기에 의하면, 트립 시간을 단축시켜 차단기의 손상을 저감 시킬 수 있으며 성능 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 외함을 형성하는 케이스와, 전원측과 부하측을 연결하는 단자부와, 기구적으로 고정자접촉자와 가동접촉자가 접촉 또는 이격되도록 하여 선로를 개폐시키는 개폐기구부와, 상기 전원측에서 과전류등의 발생시 이를 검출하여 상기 개폐기구부가 동작되도록 하는 트립기구부를 포함하여 이루어지는 배선용 차단기에 있어서,

   상기 트립기구부는 상기 케이스 내부에 장착되어 과전류등의 통전시 열이 발생되면서 일측으로 만곡되는 바이메탈;

   상기 케이스의 내측에 회동가능하도록 힌지결합되며, 상기 바이메탈의 만곡에 의하여 가압되어 회동하면서 상기 개폐기구부를 트립시키는 트립바;

   상기 트립바에 회동가능하게 연설되어 상기 트립바의 동작에 따라 걸림 또는 걸림해제되는 레버;

   상기 레버의 하측에 설치되어 레버의 동작에 따라 상기 가동접촉자를 가압하는 크로스바; 및

   상기 케이스의 하단에 설치되며, 과전류등의 통전시 인가되는 전기에너지를 직선운동에너지로 변환하여 상기 트립바의 하단을 타격 및 가압함으로써 상기 트립바를 회동시키는 트립바 구동장치;를 포함하는 배선용 차단기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 트립바 구동창지는,

   상기 바이메탈과 도선에 의하여 연결되어 상기 바이메탈에 과전류등이 통전시 이를 인가받아 자기력을 발생시키는 코일;

   외주면에 상기 코일이 권선되는 보빈; 및

   일단이 상기 트립바의 하단에 접촉되도록 상기 보빈의 내측에 구비되어 상기 코일에 의하여 발생된 자기력에 의하여 직선운동하면서 상기 트립바를 타격 및 가압하는 코어;를 포함하는 배선용 차단기.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 트립바의 힌지결합부 일측에는, 상기 코어와 접촉되어 상기 코어의 직선운동에 의하여 타격 및 가압되는 코어접촉부가 돌출형성된 배선용 차단기.

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